循环流化床锅炉系统的非线性建模与预测控制
发布时间：2020-06-06 14:29
【摘要】：循环流化床锅炉(Circulating Fluidized Bed Boiler,CFBB)是近 30 年来在海内外得到快速发展的新兴洁净燃烧技术,由于其燃料适应性广、脱硫脱硝效率高等优点,符合当前能源和环境这两个社会发展的主题。但是,循环流化床锅炉是一个非线性、强耦合、多入多出的大滞后系统。其流态化燃烧的技术特点使得炉膛内物料的流动和能量的交换相对传统煤粉炉复杂得多,这也使得循环流化床锅炉的控制变得更加困难。所以,建立面向控制的循环流化床动态数学模型是非常有实际意义的工作。基于上述原因,本文首先充分理解了循环流化床锅炉的工艺过程以及协调控制系统各个变量之间的耦合关系,分别建立了循环流化床床温、主汽压和功率的动态模型,并将其结合为循环流化床锅炉的协调控制系统模型。并且基于内蒙古京海电厂330MW循环流化床锅炉的现场实际数据,对所建模型进行了连续阶跃动态仿真和实时仿真。实时仿真结果与循环流化床锅炉的现场数据相吻合。为了解决协调控制系统的非线性问题,在所建协调控制系统模型的基础上,引入了 T-S模糊模型,并将负荷作为模糊模型唯一的前件变量。将模糊推理系统与预测控制算法相结合,以T-S模糊模型为预测控制的预测模型,从而组成非线性模糊预测控制器。最后将所设计的控制器应用到CFB锅炉协调控制系统中。仿真结果显示,所设计的非线性模糊预测控制器对床温、主汽压和功率都能进行很好的控制,并且当机组负荷大范围变动时,相对于PI这传统控制算法,也有更好的控制品质。
【图文】：
图２－１循环流化床锅炉结构逡逑鼓泡床沸腾炉发展而来的ＣＦＢ锅炉作为一种新兴燃烧技术，首先燃要破碎成煤粉，而只需要简单破碎成１0毫米左右的煤颗粒即可。当膛之后，会被炉内的大量高温床料包裹从而迅速加热，很快着火燃烧。炉膛底部吹入，将煤粒和床料吹起，使其处于一种拟悬浮状态，即烧。这样的燃烧机制使得炉内的工质和空气完全混合，从而大大提。为了防止未燃尽的煤粒随烟气离开炉膛，在炉膛出口或过热器后部分离装置，进行气固分离。被分离的固体颗粒先进入返料仓，之后通回炉内，这便是一个完整的床料循环。在“流态化”燃烧的同时，整工质流动和能量传递非常剧烈，这样可以让炉堂温度分布相对均匀。机制使得循环流化床锅炉能够在炉膛温度不高的时候仍然可以输出，同时低温燃烧降低了硫化物和硝化物的排放１２３１。与此同时，经省给水流过水冷壁加热后经过汽包汽与水将会分离，分离出来的饱和蒸级过热器加热成合格的过热蒸汽，过热蒸汽通过主汽调门等调节阀门内部，蒸汽在高速流经汽轮机内的动叶栅时会迅速膨胀，推动汽轮机１３９１
必须协调好床温－主汽压－输出功率三者的关系。所以根据以上分析，本文模型的逡逑输入变量应为给煤量、一次风量和汽机阀门开度，输出变量应为床温、主汽压和逡逑汽机输出功率。输入输出变量的耦合关系如下图２－２所示：逡逑给煤逦｜邋床n义弦淮畏珏沃髌瑰义戏趴仁涑龉β叔义贤迹玻惭妨骰残骺刂葡低呈淙胧涑鲴詈瞎叵低煎义希玻惭妨骰补拇参露治瞿Ｐ湾义显谘妨骰补拍冢烁夯氲拿毫现猓褂写罅康牟豢扇煎义系难反擦希ㄕ颊雎盼锪现柿康模梗罚ヒ陨希庑┭反擦显诼拍谄鸬轿镥义狭涎贰⑷攘吭靥宓淖饔茫肺锪涎芈鸥叨壬仙锪吓ǘ认陆怠Ｎ颐歉萋义咸拍谖锪吓ǘ认嗖罱洗蟮奶匦裕欧殖擅芟嗲拖∠嗲Ｔ诼哦畏缈谝藻义舷虏糠郑话愣ㄒ逦芟嗲诙畏缈谝陨锨颍颐侨衔窍∠嗲４参洛义现傅木褪锹琶芟嗲锪系奈露取４参碌拇笮《怨诵杏凶胖匾淖饔茫缤彦义狭蛲严醯男矢叩停剂先季〉某潭龋木煤颓褰嘈裕己痛参掠泄亍Ｎ义义瞎兄坪蜕难妨骰泊蠖嘌≡癖３执参略冢福埃埃浚梗担
本文编号：2699815
【图文】：
图２－１循环流化床锅炉结构逡逑鼓泡床沸腾炉发展而来的ＣＦＢ锅炉作为一种新兴燃烧技术，首先燃要破碎成煤粉，而只需要简单破碎成１0毫米左右的煤颗粒即可。当膛之后，会被炉内的大量高温床料包裹从而迅速加热，很快着火燃烧。炉膛底部吹入，将煤粒和床料吹起，使其处于一种拟悬浮状态，即烧。这样的燃烧机制使得炉内的工质和空气完全混合，从而大大提。为了防止未燃尽的煤粒随烟气离开炉膛，在炉膛出口或过热器后部分离装置，进行气固分离。被分离的固体颗粒先进入返料仓，之后通回炉内，这便是一个完整的床料循环。在“流态化”燃烧的同时，整工质流动和能量传递非常剧烈，这样可以让炉堂温度分布相对均匀。机制使得循环流化床锅炉能够在炉膛温度不高的时候仍然可以输出，同时低温燃烧降低了硫化物和硝化物的排放１２３１。与此同时，经省给水流过水冷壁加热后经过汽包汽与水将会分离，分离出来的饱和蒸级过热器加热成合格的过热蒸汽，过热蒸汽通过主汽调门等调节阀门内部，蒸汽在高速流经汽轮机内的动叶栅时会迅速膨胀，推动汽轮机１３９１
必须协调好床温－主汽压－输出功率三者的关系。所以根据以上分析，本文模型的逡逑输入变量应为给煤量、一次风量和汽机阀门开度，输出变量应为床温、主汽压和逡逑汽机输出功率。输入输出变量的耦合关系如下图２－２所示：逡逑给煤逦｜邋床n义弦淮畏珏沃髌瑰义戏趴仁涑龉β叔义贤迹玻惭妨骰残骺刂葡低呈淙胧涑鲴詈瞎叵低煎义希玻惭妨骰补拇参露治瞿Ｐ湾义显谘妨骰补拍冢烁夯氲拿毫现猓褂写罅康牟豢扇煎义系难反擦希ㄕ颊雎盼锪现柿康模梗罚ヒ陨希庑┭反擦显诼拍谄鸬轿镥义狭涎贰⑷攘吭靥宓淖饔茫肺锪涎芈鸥叨壬仙锪吓ǘ认陆怠Ｎ颐歉萋义咸拍谖锪吓ǘ认嗖罱洗蟮奶匦裕欧殖擅芟嗲拖∠嗲Ｔ诼哦畏缈谝藻义舷虏糠郑话愣ㄒ逦芟嗲诙畏缈谝陨锨颍颐侨衔窍∠嗲４参洛义现傅木褪锹琶芟嗲锪系奈露取４参碌拇笮《怨诵杏凶胖匾淖饔茫缤彦义狭蛲严醯男矢叩停剂先季〉某潭龋木煤颓褰嘈裕己痛参掠泄亍Ｎ义义瞎兄坪蜕难妨骰泊蠖嘌≡癖３执参略冢福埃埃浚梗担
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